MELHORAMENTODA POPULAÇÃODE MILHO SINTÉTICOELITE NT PARA SOLOS POBRES EM NITROGÊNIO.

I. PARÃMETROS GENÉTICOS DE PRODUÇÃO.

Manoel Xavier dos Santos, Paulo Evaristo O. Guimarães, ClesoA. Patto Pacheco, Gonçalo E. França, Sidney N. Parentoni,

Elto E. Gomes e Gama, Mauricio A. Lopes

RESUMO

A população de milho Sintético Elite NT foi desenvolvida paramelhorar seu potencial genético de produção em solos combaixa disponibilidade de nítrogênío (N-)e observar seu nível deresposta em solos férteis (N+).Após o ciclo original de seleçãoprocurou-se verífícar, através das estimativas dos parãmetrosgenéticos, sua variabilidade genética nos ambientes (N+)e (N-).Esta população foi formada a partir de 10 linhagens elites sele-cionando-se, na terceira recombinação e em N-, famílias demeios irmãos (FMI)com sincronia de Ilorescímento masculino efeminino, em uma densidade de 100.000 plantas /ha. No anoagricola de 1994/95 as 144 FMI foram avaliadas em SeteLagoas, nos ambientes N+ e N-, sendo que nenhuma adubaçãofoi feita no solo N-. O delineamento experimental utilizado foilátice símples 12 x 12 e a parcela foi formada por uma fileira de5 metros no espaçamento de 0,90m entre fileiras e 0,20m entreplantas dentro de fileiras. Utilizou-se como testemunha inter-calar a variedade BR 106, que sempre foi melhorada em am-bientes férteis. A média geral de peso de espigas das famíliasavaliadas em N+ foi de 4.511 kg/ha e em N- foi 3.237 kg/ha,ocorrendo uma redução de produtividade de espigas de 27,14%em N-, enquanto que a variedade melhorada BR 106 o decrésci-mo da produtividade de N+ para N- foi de 65,80%. Esses resul-tados mostram que a melhor estratégia para desenvolver mate-riais adaptados ao estresse de nítrogênío é praticar seleção den-tro do ambiente que tem a limitação desse nutriente. A análisede variáncia mostrou sígnífícâncía estatística para tratamentosem ambos ambientes (F < 0,01) indicando haver diferençasgenéticas entre famílias. Os parámetros genéticos estimadosrevelaram variabilidade genética suficiente para se conseguirprogressos com a continuidade do programa de melhoramentoem ambos ambientes, sendo que Nc os valores obtidos foram

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mais baixos. Em N- a estimativa da variância genética aditivafoi 567,50 (g/pI)2correspondendoa 46,62% e, relação a N+.Aestimativa para o progresso genético esperado em N- foi de12,78 (g/pl) e correspondea 66% em relação a N+.O melhora-mento emambientecomestresse acompanhadode seleçãoparasincronia de florescimentomasculino e femininopode aumen-tar a eficiênciada seleção.

Termos para indexação: SeleçãobaixoN,variabilidadegenéti-ca, milho.

INTRODUÇÃO

Os fatores dos solos que podem reduzir o desenvolvimento das plan-tas são geralmente previsíveis e podem ser modificados por alter-ações químicas ou físicas para atender os requerimentos das cul-turas. Estima-se que dos 14 bilhões de hectares de terra no mundoapenas 1% é considerada como adequada para a agricultura,enquanto que 20,7% tem limitações decorrentes de problemas deestresse mineral (Dudal, 1976). De acordo com Lafitte e Edmeades(1988). a disponibilidade de N é o principal fator limitante da pro-dução em mais de 20% da superfície arável da terra. A aplicação defertilizantes nitrogenados pode corrigir esta limitação, mas os altoscustos deste insumo e a incerteza do retorno econômico, principal-mente, em regiões de clima tropical constituem-se em fatores de altorisco para os produtores. Por outro lado, a crescente participação dopreço de fertilizantes no custo final da produção tem levado a umaíntensíflcação na busca de tecnologías que possibilitem aumentar aeficiência do uso dos nutrientes pelas plantas (Furlani et alo 1985).Esta situação torna-se mais agravante para os pequenos produtores,haja vista que não dispõem de recursos financeiros e tão pouco têmacesso aos financiamentos do governo. A alternativa para atenderesta demanda e diminuir o impacto da deficiência do N disponível nosolo na produção do milho é selecionar genótipos superiores no usodeste nutriente, uma vez que há diversos relatos na literatura quemostram a existência de variabilidade genética.

Os programas tradicionais de melhoramento geralmente não efetu-am seleção em ambientes pobres de N, visto que nessa situação avariação ambiental é muito alta e consequentemente reduz a herda-bilidade para o caráter produção (Blum, 1988). Esta é a principal

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razão pela qual a -seleçâo tem sido efetuada em condições ótimas,mas também não está claro para Clark e Duncan (1991) que esta éa melhor estratégia para selecionar materiais com específleídadepara ambientes que têm limitação de nitrogênio.

Segundo relatos da literatura, existe variação genética entre lin-hagens avaliadas sob baixas condições de N no solo (Balko e Russel,1980), entre cultivares tropicais (Thíraporn et alo .(1987) e mesmodentro de cultivares. (Lafitte e Edmeades, 1994 a,b). Há tambémresultados experimentais mostrando que a seleção em uma popu-lação de milho tropical foi eficiente em condições de estresse de N eineficiente para produção de grãos em altos níveis de N (Muruli ePaulsen, 1981). Em germoplasma de clima temperado, Mollet al.,(1987) observaram que os materiais selecionados para eficiência nouso do nitrogênio produziram bem em altos níveis, mas não podiamser separados da parte não selecionada em baixo nível de N.

Recomendações têm sido feitas no sentido de melhorar a eficiênciada seleção em ambientes com baixo N através do uso de correlaçõescom características secundárias uma vez que são menos influen-ciadas pelo ambiente. A dificuldade em medir com rapidez e precisãoessas características tem, no entanto, limitado sua utilização comosendo uma rotina nos programas de melhoramento ( Beauchamp etal., 1976 e Clark, 1982 ).

~ssim sendo, o presente trabalho teve por objetivo avaliar uma po-pulação de milho desenvolvida para solos pobres em N, procurando-se verificar seu potencial genético em dois ambientes (com e semestresse de nitrogênio) e determinar as estimativas dos parãmetrosgenéticos para o caráter pêso de espigas.

MATERIAL E MÉTODOS

o processo de formação da população de milho Sintético Elite NT foiiniciado em 1987 com a seleção das dez melhores linhagens do pro-grama de melhoramento do Centro Nacional de Pesquisa de Milho eSorgo (CNPMS).Realizou-se um díalélíco completo com as linhagense na colheita foram retiradas quantidades iguais de sementes decada cruzamento as quais foram misturadas e plantadas para aobtenção da primeira recombinação. A segunda e terceira recornbí-

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nação foram realizadas em 1989e 1990. respectivamente. plantando-se em campos isolados e tomando-se uma amostra balanceada decada espiga selecionada. Na terceira recombinação foram escolhidas400 progênies SI as quais foram avaliadas em solo fértil ( N+)e solopobre em nitrogênio ( N-). As 10% melhores famílias passaram porduas recombinações em solos com N+ . sendo a terceira recombi-nação realizada em 1993 em um solo com N- e na densidade de100.000 plantasjha. Nessa recombinação foram selecionadas plan-tas competitivas e que apresentavam sincronia de florescimentomasculino e feminino.Diariamente foram tomados de 50 pendões.no mínimo. que se encontravam protegidos. misturava-se o pólen eefetuava-se a polinização nas plantas que tinham sincronia de flo-rescimento. Foram selecionadas 144 famílias de meios irmãos (FMI)para avaliação em dois ambientes: solo fértil ( N+) e solo pobre (N-)no município de Sete Lagoas-MG. Brasil ( latitude 19 28 S e longi-tude 44 15 W ). As características destes solos são mostradas naTabela 1. Estes solos são classificados como latossolos vermelhoescuro. distróficos e de textura argilosa.

Os experimentos foram implantados na época normal das chuvas eo delineamento utilizado foi o látice simples 12 x 12. tendo comotestemunha intercalar a variedade comercial BR 106. No ambienteN+ a adubação de base foi com 400 kg/ha da formulação 4-14-8 deN-P-K e na adubação de cobertura foi aplicado 60 kg de Njha. Noambiente N- não foi utilizada nenhuma adubação. A parcela experi-mental foi formada por uma fileira de 5m de comprimento comespaçamento de 0.90m entre fileiras e 0.20m entre plantas dentro defileiras. Ambos experimentos sofreram um estresse de água no flo-rescimento ( veranico de 10 dias) mas não foi houve suplementaçãocom irrigação. Na colheita foi tomado o peso de espigas de cadaparcela e efetuada a determinação de umidade para posterior cor-reção para 14.5%.A análise de variância para cada ambiente foi efe-tuada de acordo com a recomendação de Cochran e Cox (1957) e asestimativas dos parâmetros genéticos foram feitas segundo o métodoapresentado por Vencovsky (1978).

Após as análises individuais foram selecionadas. dentro de cadaambiente. as 20% FMI mais produtivas para verificar o índice derepetibilidade entre N+ e N-. O critério de seleção das 20% FMIpararecombinação foi baseado no índice de repetibilidade entre os dois

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ambientes e na média das melhores famílias no ambiente N- emfunção da produtividade média das 20% farnilias selecionadas noambiente N+.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os resultados das análises dos solos em am-biente fértil (N+) e em ambiente com deficiência de nitrogênio (N-).podendo-se constatar que todos os elementos químicos foram altosem N+. No ambiente N- percebe-se que o Ca e P estão em um nívelmédio. o K em um nível baixo e o Mg em nível de alta fertilidade(Comissão. 1989). No ambiente N+ a cultura não sofreu estresse denenhum elemente essencial ao seu desenvolvimento. visto que foramaplicados 76-42-32 kg/ha de N-P-K, respectivamente.

Verificando-se o teor de matéria orgânica no solo N- pode parecer queele seja rico em N. mas sabe-se que a forma mais correta para seavaliar a disponibilidade do nitrogênio para as plantas é através daanálise do nitrato e da amônia. Efetuando-se a soma desses valores.após a devida transformação. nota-se que equivale a 25 kg/ha de Nna profundidade de O a 40cm. na densidade do solo de 0.98 g/cc.Considerando que 40 kg de Nlha é tido como um valor muito baixo.em termos de suprimento para as plantas. o ambiente N- onde oensaio foi instalado estava bem abaixo do valor crítico.

Na Tabela 2 são apresentados os quadrados médios obtidos naanálise de variância para cada ambiente. bem como o coeficiente devariação experimental. O teste F revelou sígínífícáncía a 1% deproba-bilidade para tratamentos em ambos ambientes (N+ e N-).indicando haver diferenças significativas entre os tratamentos ava-liados. Os coeficientes de variação experimental foram altos para osdois ambientes. No ambiente N+ isto pode ser explicado devido aoestresse de umidade ocorrido no florescimento. No ambiente N-. va-lores deste natureza são normais [Blum, 1988) e resultados simi-lares ou mais altos têm sido encontrados em ensaios que sofreramestres-ses ambientais (Parentoni et al., 1992; Machado et ol., 1992;Gama et alo, 1994).

No ambiente N+ a amplitude de variação das famílias avaliadas foi de2.380 kg/ha a 9.000 kg/tia. enquanto que no ambiente N- foi de

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1.764 kg/ha a 5.447kg/ha. A produtividade média do peso de espi-gas das 20% famílias selecionadas em cada ambiente são mostradasna Tabela 3. Observa-se que treze famílias seleciona das são comunsaos dois ambientes, o que representa uma repetíbílídade de 46%. Amédia geral das famílias avaliadas no ambíentê N+ foi de 4.511kg/hae em N- foi de 3.287 kg/ha, constatando-se uma redução de produ-tividade em N- de 27,14 %. Esse valor ficou bem próximo ao encon-trado por Resende (1989) em avaliações de famílias em solos con-trastantes para alumínio e bem mais baixo em relação ao encontra-do por Lafitte e Edmeades (1994 a) em avaliações com famílias deirmãos germanos em solos com baixo e alto N. A explicação para estefato pode ser devido a seleção praticada ter sido feita para famíliasque apresentavam sincronia de florescimento masculino e feminino,uma vez que esta característica está associada com a quantidade debiomassa da espiga (Edmeades et al., 1993).

Observando-se a produtividade média da testemunha BR 106 nosdois. ambientes, nota-se que em N- houve uma redução de produ-tividade de 65,8% em relação ao N+. Verificando-se a origem destavariedade (Santos et al., 1994) percebe-se que foi selecionada emcondições ideais de cultivo sem passar por nenhum tipo de estresse.Ainda que as produções sejam mais baixas em N-, conforme seobserva na Tabela 3, o menor custo de produção nesse sistema podecompensar a desvantagem e ser viável, principalmente, para-pequenos produtores de baixo poder aquisitivo. Essa viabilidade temsido comprovada quando a produtividade da lavoura oscila de 500 a1.000 kg/ha (Aspectos ... 1993).

Verifica-se, por outro lado, que a seleção em ambiente de estresse deN não reduziu o potencial genético das famílias quando avaliada emsolo fértil. conforme foi constatado por Muruli e Paulsen (1981), masestá de acordo com os resultados obtidos por Resende (1989), Lafittee Edmeades (1994 a,b) e confirma a suposição levantada por Clarcke Duncan (1991).

Para que um programa de melhoramento tenha sucesso énecessário, no entanto, que exista variabilidade genética na popu-lação. A Tabela 4 mostra as estimativas dos parámetros genéticosobtidas para o caráter peso de espigas, considerando os ambientefértil ( N+) e com deficiência de nitrogênio ( N-). A estimativa obtida

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para a variância genética aditiva em N+ foi 1.217,284 (g/pl)2 e em N-foi 567,500 (g/pl)2. Para o coeficiente de herdabilidade no sentidorestrito a nível de plantas as estimativas foram 39,42 % e 33,43 %,enquanto que ao nível de média de famílias as herdabilidades foram62,89 % e 58,78 %, respectivamente para os ambientes N+ e N-.Estas estimativas podem ser consideradas de médias a altas e nãoforam concordantes com a hipótese de Blum (1988) e indicam que aseleçâo entre e dentro de famílias de meios irmâos deve ser mais efi-ciente que a seleçâo massal.

As estimativas para o progresso genético esperado com seleçâo de 20% entre famílias e de 10 % dentro de famílias foram de 19,37 (g/pl)para N+ e de 12,78 (g/pl) para N-. Resultados semelhantes tambémforam observados por Resende ( 1989 ), sendo que valores bem maisbaixos foram obtidos para a variância genética aditiva, herdabi-lidades e progresso genético. Este fato pode ter ocorrido porque nociclo original de seleçâo, como é o caso em questâo, toda variabili-dade genética livre é liberada (Ramalho, 1977), enquanto que apo-pulaçâo trabalhada por Resende (1989) já havia passado por ciclosde seleção. Valores mais altos para a variância genética adítíva tam-bém foram encontrados em populações com ciclos iniciais de seleção(Goodman, 1965; Subandi e Compton, 1974) mostrando a quanti-dade de variação genética que podia ser explorada nos programas demelhoramento.

De um modo geral as estimativas das variâncias genéticas aditivastêm sido utilizadas para comparar a variabilidade entre populações,mas as diferenças observadas entre populações com diferentes ci-clos, entre densidades de plantio e entre os diferentes ambientes deavaliação, dentre outros, podem ser altas ou baixas e interferir nasconclusões.

Para solucionar o problema, Vencovsky (1978) propós o uso do índiceb que dá a proporção da variância genética em relação ao erro resi-dual, não havendo, portanto, influência da média populacional.Observando-se a Tabela 4 pode-se notar que o valor obtido para oíndice b no ambiente N+ foi de 0,92 enquanto que em N- foi 0,84indicando suficiente variabilidade genética para ser aproveitada coma continuidade do programa e estando de acordo com os resultadosapresentados por Ramalho (1977) e Carvalho et al. (1994).

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De um modo geral, todas as estimativas foram mais baixas no am-biente N- em decorrência do estresse ambiental e menor produçãodas famílias avaliadas, porém, detectou-se suficiente variabilidadegenética para se obter progresso nos ciclos posteriores de seleção. Osresultados obtidos confirmam a existência de variabilidade genéticapara o milho em condições de baixo N no solo e são coerentes com osresultados apresentados por Balko e Russel (1980). Thiraporn et alo(1987). Lafítte e Edmeades (1994a,b).

CONCLUSÕES

1. As estimativas dos parãmetros genéticos apresentaram-se maisbaixas no ambiente que tinha limitação de nitrogênio, entretanto,pode-se detectar suficiente variabilidade genética para se obterprogresso com a continuidade do programa;

2. A seleção em condição de baixa disponibilidade de N no solomostrou ser eficiente para melhorar a performance produtiva eproporcionou nível satisfatório de produtividade em solo fértil;

3. Sugere-se selecionar, dentro da população a ser melhorada,progênies que mostrem sincronia de florescimento masculino efeminino ou que apresentem o menor intervalo entre a extrusãodos estilo-estigmas e liberação de pólen.

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TABELA 1. Resultados das anáIlses químicas dos solos onde foram conduzidos os experimentos em ambientes

fértU (N+) e com deficiência de nitrogênio (N·). Sete Lagoas.MG, BrasU, 1994195.

TABELA 2. Valores e slgnlficânclas dos quadrados médios obtidos para o caráter peso de espigas nas análises

individuais, considerando os ambiente fértU (N+) e com deficiência de nitrogênio (N·) para o

caráter peso de espigas (glpl). Sete Lagoas·MG, BrasU, 1994195.

Profundidade I DH I Ca I MIZ I K I p I M.O. I NA... I NHI eo.mz 1100 ce I Dom I % I Dom

Sete Lascas (N-)0-2Ocm I 6,2 I 3,69 I 1,04 I 34 I 7,5 I 3,18 I 1,72 I 3,2620-4Ocm I 6,4 I 3,95 I 1,15 I 45 I 10,0 I 3,19 I 2,45 I 3,08

Sete Lagoas (N+)0-20Cm I 6,4 I 6,65 I 0,63 I 194 I 42 I 2,56 I - I -20..40 em I 6,4 I 5,40 I 0,54 I 122 I 15 I 2,19 I I -

F.V. G.L. QM(N+) QM(N-)

Tratamentos 143 23.091,60·· 11.860,1600

Erro efetivo 121 8.569,41 4.888,42

CVe(%) 22,27 23,43

00 Significativo ao nível de 1% de probabilidade.

230

TABELA 3. Valores nredIos obtidos, considerando o caniter peso de espigas (q/ba),para as 20% famillas

seledoDadas em Sete Lagoas.MG em solos fértil (N+) e com deftdênda de nitroIinio (N.) em

comparaçio com • testemunha BR 106 (T). Sete Lagoas.MG, Brasil, 1994/95.

PESO DE ESPIGASTratamentos Sete Lagoas (N+) Tratamentos Sete La~oas(N-}

58 9000 58 544755 6812 91 5320

116 6749 141 510219 6697 31 509259 6661 16 4887

110 6649 55 486394 6566 71 485390 6418 47 480088 6405 50 47269 6396 90 4615

20 6328 99 461292 6195 129 460444 6154 125 460334 6114 77 4592

131 6051 144 452448 6018 21 4514

107 5967 116 4511108 5933 88 4478137 5908 9 4464

3 5898 20 4427141 5884 .i 62 436873 5880 34 434550 5847 142 4303

144 5688 97 428237 5673 114 426651 5659 69 421217 5648 87 417187 5602 48 4114

BR 106(T) 5585 BR106(f} 1910

231

TABELA 4. Estimativas dos parAmetros genéticos obtidas para o cariter peso de espigas, em glplanta,

considerando os ambIente r~rtII (N+) e com deftclêncla de nitrogênio (N·). Sete Lagoas-MG,

BrasU, 1994195.

Estimativa N+ N-.., 304,321 141.8750p

OA' 1.217,284 - 567,500

GF' 483,898 241,354

b,2 253,084 141,406

.' , 2.530,840 1.414,060Od

h" .• 39,42 33,43

11.••• 62,89 58,78

b 0,92 0,84

•• 19,37 12,78

232

Op' = variância genética entre famllias ; OA' = variância genética àditiva; OF' variância fenotípica entre médias defarnflias; o,' = variância ambiental entre parcelas; o l = variância fenotípica dentro de farnfIias (o l = 10 0,2 ); h' =herdabilidade no sentido restrito ao nível de plantas; h,.' = herdabilidade no sentido restrito ao nível de médias; b =CVglCVe que é um índice de variação; •• = progresso genético esperado com a seleção de 20% entre fanúlias e 10%dentro de famllias. .

IMPROVEMENT OF THE MAIZE SYNTHETIC POPULATIONELITE NT FOR SOILS WITH LOW NITROGEN CONTENT. I.

GENETIC PARAMETERS FOR YIELD.

ABSTRACT

The maize population Elite Synthetic NT has been selected with theobjective of improving its yield potential in soils wíth low nítrogenavailability (N-).Also, íts response to soils wíth hígher levels of nítro-gen (N+)has been evaluated during the improvement processo Afterthe original cycle of selection the genetic variability of the populationin both environments (N- and N+) was evaluated based on estima-tions of its genetic parameters. The population was formed by recom-bination of 10 elite inbred lines. During the third recombination inthe environment N-with hígh plant density (100.000 plants/ha) half-síb families showing good male-female syncrony were selected.Duríng the 1994/95 season, 144 half-sib families were evaluated inSete Lagoas, MG in environments N- and N+. No fertilization wasdone in the environment N-. The experimental desígn utilized was a12 x 12latice with 5m plot row. Spacing was 0.9 m between rows and0.2 m between plants within each row. The open-pollinated varietyBR 106, improved in soils with hígh fertility, was used as a betweenblock check. The general mean to ear weíght for the families evalua-ted in the N+ and N- environments was 4.511 kg of ears/ha and3.237 kg of ears /ha. respectively. Yíeld reduction between N+ and N-environments was 27.14% for the lplf-sib families and 65.80% forBR 106. These results indicate that the best strategy to developmateríals adapted to nitrogen stress is to carry out selection in envi-ronments Wl limited amounts of this nutrient. The analysis of va-riance showed sígnífícance for treatments in both environments (F <0.01), indicating genetic differences among the families. The estí-mated genetic parameters revealed genetic variability sufficient toachieve further improvements in both environments with the contí-nuity of the improvement programo The estimates for the N- environ-ment were smaller than those for the N+ environment. In N- the esti-mate for additive variance was 567,50 (g/pl)2, corresponding to46.62% of the estimate obtained in N+. The estimate for expectedgenetic progress in N- was of 12,78 g/pl and corresponds to 66% ofthe estimate found in N+. In summary, our results indicate thatselection in environments with nítrogen stress carried out with selec-tion for syncrony of flowering has potential to increase efficiency in aprogram for development of genotypes with better performance insoils with low nítrogen contento

Index Therms: Selection under l?w N, genetic variability, Zea mays (L).

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